常温下的液态金属：人类利用金属的第二次革命

在自然界，有一类奇妙的金属（如水银，也称汞），它们在常温下是液体，可以像水一样自由流动，但拥有金属的特性，当温度降低时，它们可以从液态转变为固态，从而展现出更为典型的金属特性，这就是液态金属留给世人的常规印象。然而，本书重点介绍的并非汞，而更多是指镓基、铋基金属及其合金，乃至更多的衍生金属材料等，这类金属材料在常温附近或更高一些的温度下呈液态，被称作低熔点金属（图1.1）。此类材料因安全无毒，性能卓越、独特，正成为异军突起的革命性材料；其他金属材料，如汞、铯、钠钾合金等，虽在常温下也处于液态，但因毒性、放射性等危险性因素，在应用上受到很大限制。与低熔点金属形成对应的是，熔点在数百摄氏度以上的金属或其合金，被称为高熔点金属，系经典冶金材料内容，一百多年来已被广泛研究。与此不同的是，常温液态金属在世界范围内很长一段时间被严重忽略了。近年来取得的一系列颠覆性发现和技术突破，更多体现在对常温液态金属诸多科学现象、基本效应和重大应用途径的揭示上，可以说液态金属已从以往鲜为人知发展成今天全球广泛瞩目的科技前沿和热门领域。

图1.1　常温下的液态金属(www.xing528.com)

从应用角度看，镓基合金等液态金属在常温下可流动，导电性强，热学特性优异，易于实现固液转换，且沸点高，在高达2 000℃的温度时仍处于液相，不会像水那样沸腾乃至爆炸，可以说仅用单项材料就能将诸多尖端功能材料的优势集于一体，突破了许多领域传统技术的应用瓶颈，由此打开了极为广阔的应用空间，在国防安全领域也颇具重大战略价值，可望大大助推许多颠覆性技术与装备的发展。液态金属在常温下导热能力和吸纳热量的能力均远大于传统的甲醇、水等导热剂，是新一代散热器的理想传热介质；固态下具有与金属一样坚硬而柔韧的特性，在工业上的应用极其广泛；液态金属进入生物医学领域，带来了疾病诊断与治疗的颠覆性变革；液态金属的导电特性则使其在印刷电子技术领域体现出重大应用价值，由此促成了液态金属印刷电子学的兴起。液态金属在各领域的应用将在后续章节逐一展开。

由于液态金属展现出的众多优势和重大应用价值，业界普遍将液态金属的诸多发现和技术突破赞誉为“人类利用金属的第二次革命”。